【正文】 表 銑凸輪輪廓加工工序卡 40 材料 45 鋼 零件號(hào) 812 程序號(hào) 8121 操作序號(hào) 內(nèi)容 主軸轉(zhuǎn)速 ? ?/ /minr 進(jìn)給速度 ? ?/ /minm 刀具 號(hào)數(shù) 類型 直徑/mm 1 銑凸輪 輪廓 2021 80、 200 1 20mm?立銑刀 20 3．?dāng)?shù)學(xué)處理 該凸輪加工的輪廓均為圓弧組成，因而只有計(jì)算出基點(diǎn)坐標(biāo)，才可編制程序。將上述三個(gè)數(shù)值設(shè)置到 G54 加工坐標(biāo)系中。 2．加工調(diào)整 零 件加工坐標(biāo)系 X、 Y 位于工作臺(tái)中間，在 G53 坐標(biāo)系中取 X＝－400， Y＝－ 100。故取內(nèi)孔和一個(gè)端面為主要定位面，在連接孔 13? 的一個(gè)孔內(nèi)增加削邊銷，在端面上用螺母墊圈壓緊。完成凸輪輪廓的程序編制。加工工藝過程也大同小異，現(xiàn)以平面盤形凸輪為例分析其數(shù) 控銑削加工工藝。 39 第四章 盤形凸輪的數(shù)控銑削 加工工藝及編程 盤形凸輪的數(shù)控銑床加工實(shí)例一： 平面凸輪零件是數(shù)控銑削加工中常見的零件之一，其輪廓曲線組成不外乎直線－圓弧、圓?。瓐A弧、圓弧－非圓曲線及非圓曲線等幾種。根據(jù)脈沖當(dāng)量值還要換算成具體的補(bǔ)償值。 （ 2）進(jìn)行誤差補(bǔ)償，用千分表測(cè)出每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)誤差，在“ PA RAM”功能下，按 F5 鍵后屏幕顯示各軸的問隙代號(hào)，輸入已測(cè)出的各軸問隙值，按“ ENTER”回車鍵生效。如果按“ ENTER”回車鍵。具體操作方法是：在“ OPERA”功能下，按 F8 鍵，即操作方式成為返回機(jī)床零點(diǎn)方式，屏幕上可看到“操作”二字后出現(xiàn)“機(jī)床零”三個(gè)字。 （ 1）消除進(jìn)給間隙減少進(jìn)給系統(tǒng)誤差，特別是在連續(xù)重復(fù)加工中為了 消除進(jìn)給系統(tǒng)的各累積誤差，最好每隔一段時(shí)問返回機(jī)床零點(diǎn)一次。 同理各 Y 、 Z 坐標(biāo)尺寸也需同樣圓整化處理。 采有“累進(jìn)計(jì)算法”圓整，其計(jì)算步驟如下： 首先計(jì)算程序段的增量值 1 2 12 3 23 4 32. 03 46. 89 38. 90 4X X XX X XX X X? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 再次把增量值按脈沖當(dāng)量進(jìn)行脈沖數(shù)化： 1 ?? ， 2 ?? ， 3 ?? 最后逐點(diǎn)累加進(jìn)位（四舍五入）圓整得： 1 203X?? 舍 累計(jì)入 2X? ， 2 689 .3 689 .7X? ? ? ?； 38 2 690X?? 進(jìn)位時(shí)欠 累計(jì)入 3X? ， 3 890 .4 890 .1X? ? ? ?； 3 890X?? 舍去 個(gè)脈沖，相當(dāng)于 。假如控制系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 脈沖，采用四舍五入法圓整，將坐標(biāo)尺寸換算成脈沖數(shù)，小數(shù)部分四舍五入規(guī)劃圓整。數(shù)控機(jī)床能反映出的最小位移量是一個(gè)脈沖當(dāng)量，小于一個(gè)脈沖當(dāng)量的數(shù)據(jù)只能四舍五入，于是就產(chǎn)生了誤差。減少插補(bǔ)誤差的方法是密化插補(bǔ)點(diǎn)，但這會(huì)增加程序段數(shù)目，增加計(jì)算和編程的工作量。 表 平面凸輪程序清圖 程序 程序 O0001 N01 G92 X0 Y0 ； N02 G90 G00 S800 M03 ； N03 M08 ； N04 G41 G01 D01 F100； N05 X0 ； N06 G02 ； N07 G02 ； N08 G02 N11 G02 ； N12 G02 ； N13 G02 ； N14 G02 X0 ； N15 G01 ； N16 G40 G00 M09 ； N17 ； N18 X0 Y0 ； N19 M05 ； N20 M19 ； 36 ； N09 G02 ； N10 G02 ； N21 M30 ； 在程序編制階段，圖紙上信息轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)可以接受的形式，會(huì)產(chǎn)生三種誤差： (1)近似計(jì)算誤差：主要產(chǎn)生在加工列表曲線、曲面輪廓時(shí)，采用近似計(jì)算法所發(fā)生的逼近誤差。 刀具軌跡仿真部分主要是檢驗(yàn)數(shù)控程序語法錯(cuò)誤，加工時(shí)是否有干涉現(xiàn)象或刀具軌跡不合理等，可以減少實(shí)際加工中試切次數(shù)和防止設(shè)備、刀具、工件的損壞。 幾何形狀數(shù)據(jù)文件加工工藝參數(shù)輸入數(shù)據(jù)處理刀具軌跡仿真數(shù)控加工程序傳送開 始 圖 編程軟件框圖 加工工藝參數(shù)輸入部分以人機(jī)交互對(duì)話方式輸入凸輪銑削加工的35 有關(guān)工藝參數(shù)，如刀具半徑，起刀點(diǎn)、加工走向，主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等。為了加工方便，安裝時(shí)，凸輪的 軸線應(yīng)平行于機(jī)床的 X 軸，由夾盤和頂尖夾緊工件。 2．加工方法的確定 加工平面凸輪一般采用兩軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，大型平面凸輪可用等高墊墊在工作臺(tái)上，中心孔找正后，確定坐標(biāo)原點(diǎn)用壓板螺效在凸輪的工藝孔上壓住即可、而小型凸輪，一般用心軸定位，壓緊即可。 同理可以求出其它點(diǎn)的坐標(biāo)。 將上述各已知數(shù)分別代入有關(guān)方程組，得過渡圓的圓心方程組 ： ? ? ? ?2 2 222 230 7 3 5xy??? ? ? ? （ 34） 解方程組，可得過渡圓圓心 0O 的坐標(biāo)值為 ? ? 。 10100 圖 銑刀銑削進(jìn)給示意圖 由圖可知，過渡圓圓心 ? ?00,O x y 是在圓心分別為 1O 及 2O ，半徑分別為 1Rr? 及 2Rr? 兩圓的一個(gè)交點(diǎn)上，即過渡圓圓心坐標(biāo)滿足方程組： ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?2 2 21 1 12 2 22 2 2x x y y R rx x y y R r? ? ? ? ?? ? ? ? ? （ 31） 由于 A 是圓 O 及圓 1O 的公切點(diǎn)，故必在兩圓的連心線上，即切點(diǎn) A的坐標(biāo)滿足方程組 ： ? ? ? ?110 1 0 122 21 1 1y y x xy y x xx x y y r???? ? ? ? （ 32） 33 同理可得切點(diǎn) B 的坐標(biāo)滿足方程 ： ? ? ? ?220 2 0 222 22 2 2y y x xy y x xx x y y r???? ? ? ? （ 33） O(x 0 , y 0 )O 1 (x 1 , y 1 ) O 2 (x 2 , y 2 )A BRr1 r2 圖 數(shù)值計(jì)算示意圖 根據(jù)以上公式，我們就可以求出該凸輪各個(gè)切點(diǎn)的坐標(biāo)值。因此我們可以推導(dǎo)出通用的切點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算公式。這樣在加工凸輪輪廓時(shí)，就不會(huì)產(chǎn)生過切的現(xiàn)象，而成為平滑曲線。在計(jì)算時(shí)，我們應(yīng)首先計(jì)算各圓弧圓心的坐標(biāo)值，然后求出各基點(diǎn)的坐標(biāo)，以便于劃分程序段。 平面凸輪零件的數(shù)控銑 圖 所 示的凸輪是一個(gè)平面凸輪，它都是由圓弧與圓弧相切組成的。以前受到設(shè)計(jì)和加工條件的限制，31 往往采用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓和劃線加工凸輪的方法。采用上述工藝，從裝夾定位到啟動(dòng)程序進(jìn)行加工直至加工完成，凸輪的外輪廓曲線的加工僅用時(shí) 3小時(shí)，折合工時(shí)費(fèi)用不過百元上下，大大提高了工效和普通數(shù)控機(jī)床的作用。 方法為： 左端面朝下，通過 160 7H? 孔，利用通用工裝卡具夾緊定位 (找正直徑為 16 8H? 的工藝孔并夾緊 ．以保證工件在 xoy 平面．繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的位置不變 )，用千分表找正直徑為 190 7H? 外圓在 內(nèi)．這時(shí)工件的回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合．此時(shí)記錄 下數(shù)控 CRT 顯示屏顯示出的 X 和 Y 坐標(biāo)的數(shù)值．輸入到 54G 中做為一個(gè)可調(diào)用的零點(diǎn)偏置。 160 7H? 的中心為原點(diǎn)對(duì)凸輪的外輪廓曲線進(jìn)行數(shù)控編程(在 CAXA制造工程師中進(jìn)行自動(dòng)編程，然后依據(jù)所用的銑床的數(shù)控系統(tǒng)指令，進(jìn)行相應(yīng)的手工修改 )。 (保留 3~5mm 的加工余量 )。 160 7H? 至 150 7H? ，半徑為 。然后進(jìn)行相關(guān)工件模擬試驗(yàn)的工藝方案， 解決了這一困擾相關(guān)協(xié)作廠多年的工藝難題，幾年來的生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種工藝方案不但節(jié)省了制造經(jīng)費(fèi)，更重要的是為此類零件提供了一個(gè)極有價(jià)值的工藝方案參考。 2095R120R70 圖 鍛壓機(jī)中的工作凸輪 隨著工廠訂貨量的劇增，僅僅依賴和迷信于 高精尖設(shè)備以不能滿足和充 分保障生產(chǎn)任務(wù)的完 成和生產(chǎn)進(jìn)度的要求，經(jīng)聯(lián)合工藝攻關(guān)和對(duì)凸輪的服役工作關(guān)系進(jìn)行分析研究。在沒有采用有效的數(shù)控加工之前，凸輪的外輪廓一直在沿用傳統(tǒng)的工藝，首先劃線后在立銑粗銑加工，保留 3~5mm 的加工余量。 主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速 n 主要根據(jù)切削速度 cv 確定 ： 1000 / v D?? (23) 式中 ： cv 為切削速度 ,單位 /minm ； D 為刀具直徑 , 單位 mm 。 ⑤用帶修光刃的硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行精銑時(shí)，只要工藝系統(tǒng)的剛性好，銑刀每齒進(jìn)給量可適當(dāng)增大，但修光刃必 須平直，并與進(jìn)給方向保持較高的平行度，這就是所謂的大進(jìn)給量強(qiáng)力銑削，可以充分發(fā)揮銑床和銑刀的加工潛力，提高銑削加工效率。 28 ③在銑削加工不銹鋼等冷硬傾向較大的材料時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大銑刀每齒進(jìn)給量，以免刀刃在冷硬層上切削，以致加速刀刃的磨損。每齒進(jìn)給量的選擇方法總結(jié)如下： ①一般情況下，粗銑取大值，精銑取小值。精加工時(shí)，限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。 每齒進(jìn)給量的選擇 粗銑時(shí)，限制進(jìn)給量提高的主要因素是切削力，進(jìn)給量主要是根據(jù)銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，刀桿的剛度，刀齒的強(qiáng)度及銑床、夾具、工件的工藝系統(tǒng)剛度來確定。 ③在工件表面粗糙度要求為 aR ~ m? 時(shí)，可分粗銑、半精銑、精銑 3 步進(jìn)行。粗銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量盡量做到一次進(jìn)給銑去全部的加工余量，工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可分兩次進(jìn)給完成。但在余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可分兩次進(jìn)給完成。而在使用球頭刀進(jìn)行精加工時(shí)，步距的確定應(yīng)首先27 考慮所能達(dá)到的精度和表面粗糙度。使用平底刀進(jìn)行切削時(shí)，一般 L 的取值范圍為 ： ( ~ )wad? 。 (側(cè)吃刀量 ) 在編程軟件中稱為步距，一般切削寬度 wa 與刀具直徑 d 成正比。只有當(dāng)表面粗糙度要求 aR 小于? 時(shí)，為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，才需要考慮留一定的余量進(jìn)行精加工。 （ 1）切削深度 pa 。所以，為了保證銑刀較長的使用壽命，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用較大的吃刀量，其次是選擇較大的進(jìn)給量，最后才是選擇適宜的銑削速度。顯然提高背吃刀量、銑削速度和進(jìn)給量均能增加金屬的切除量。 (5)選用涂層刀具，以提高耐磨性和壽命。立方氮化硼刀片一般適用加工硬度 450HBW? 的冷硬鑄鐵、合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、高速鋼、軸承鋼以及硬度 350HBS? 的鎳基合金、鈷基合金和高鈷粉末冶金零件。一般可用切削液。陶瓷刀具在下列情況下使用效果欠佳：短零件的加工；沖擊大的斷續(xù)切削和重切削；鈹、鎂、鋁和鈦等的單質(zhì)材料及其合金的加工 (易產(chǎn)生親合力，導(dǎo)致切削刃剝落或崩刃 )。使用陶瓷刀片，無論什么情況都要用負(fù)前角。只要加工情況允許選用硬質(zhì)合金刀具，就不用高速鋼刀具。 刀具材料應(yīng)該滿足零件的加工要求 當(dāng)代所使用的金屬切削材料主要有五類：高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼 ? ?CBN 、聚晶金剛石。 (4)用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時(shí)，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑 eR R r??，即直徑為 2 2( )ed R R r? ? ?，編程時(shí)取刀具半徑為 ( )eR R r??。 (2)零件的加工高度 (1 / 6 ~ 1 / 4) DHR? ，以保證刀具有足夠的剛度。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具的剛性。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。編程時(shí)，選擇刀具通?？紤]機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 ⑥其他元件或裝置：除上述各部分以外的元件或裝置，如某些夾具上的分度裝置、防錯(cuò)裝置和安全保護(hù)裝置等。 ④連接元件：用以確定夾具在機(jī)床上的位置并與機(jī)床相連接，如定位鍵、夾具底板等。 ②刀具導(dǎo)向元件或裝置：用以引導(dǎo)刀具或用以調(diào)整刀具相對(duì)于夾具的位置，如對(duì)刀塊。 機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有一個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。一般的選擇順序是單件生產(chǎn)中盡量選用機(jī)床用平口虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后考慮選用成組夾具23 和專用夾具。此外為了提高數(shù)控加工的效率，還可以采用多工位夾具。 當(dāng)有條件時(shí)，應(yīng)多采用氣、液夾具。 (7)夾緊應(yīng)力求通過靠近支點(diǎn)附近。 (6)夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上按程序操作。 (4)為滿足數(shù)控加工精度，要求夾具定位、夾緊精 度高。 (2)在成批生產(chǎn)時(shí)，才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。 數(shù)控加工